KR20190124303A - 스크린을 이용한 광학 무선 시스템의 mimo-ofdm - Google Patents

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KR20190124303A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 광학 무선 송신 방법은, 변조기가 전송 데이터 및 전송 이미지를 수신하는 단계, 상기 변조기가 상기 전송 이미지에 기초하여 기준 이미지를 생성하는 단계, 상기 변조기가 상기 전송 데이터 및 상기 전송 이미지에 기초하여 데이터 내포 이미지를 생성하는 단계, 및 송신기가 광원 패널을 통해 상기 기준 이미지 및 상기 데이터 내포 이미지를 순차적으로 송신하는 단계를 포함한다.

Description

스크린을 이용한 광학 무선 시스템의 MIMO-OFDM
본 발명은 스크린을 이용한 광학 무선 통신 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 백열전구와 형광등과 같은 조명이 반도체 LED(Light Emitting Diode) 조명으로 교체되는 인프라를 이용하여 가시광 파장에 통신기능을 부가하여 무선 통신을 가능하게 하는 기술인 가시광 통신(Visible Light Communication; VLC) 기술이 활발히 연구되고 있으며, IEEE 802.15.7 국제표준규격도 완료되어 상용화를 위한 비즈니스 모델 발굴을 추진하고 있다. 그러나 IEEE 802.15.7은 주로 광 검출기(Photo Diode; PD)를 이용한 데이터 전송에 국한되어 있어 VLC 동글 등의 전용 통신장치를 사용해야 하는 문제점이 있다. 이에 따라 광검출기보다는 주로 스마트폰의 카메라와 같은 이미지 센서를 이용하고, 가시광선뿐만 아니라 적외선 및 자외선 파장까지 포함하는 광학 무선 통신(Optical Wirelesss Communications; OWC)의 국제표준화가 IEEE 802.15.7m OWC TG(Task Group)에서 진행되고 있다.
본 발명자는 IEEE 802.15.7m OWC TG 국제표준화 기구의 의장으로서 OWC 기술에 관한 많은 기고문을 제출하여 OWC 국제표준화를 선도하고 있으며, 본 발명은 OWC 국제표준기술의 가장 핵심적인 기술 중 하나인 스크린을 이용한 광학 무선 통신 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 스크린과 이미지 센서 등을 이용한 광학 무선 통신 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 광학 무선 송신 방법은, 변조기가 전송 데이터 및 전송 이미지를 수신하는 단계, 상기 변조기가 상기 전송 이미지에 기초하여 기준 이미지(reference image)를 생성하는 단계, 상기 변조기가 상기 전송 데이터 및 상기 전송 이미지에 기초하여 데이터 내포 이미지(data embedded image)를 생성하는 단계, 및 송신기가 광원 패널을 통해 상기 기준 이미지 및 상기 데이터 내포 이미지를 순차적으로 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 변조기는 상기 데이터 내포 이미지를 생성함에 있어, 상기 전송 이미지 중 적어도 일부분을 상기 전송 데이터에 의해 변조하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 변조기는 상기 기준 이미지를 생성함에 있어, 상기 전송 이미지 중 상기 데이터 내포 이미지에서 상기 전송 데이터에 의해 변조된 부분을 변조하지 않는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 데이터 내포 이미지는 m*n 셀로 구분되고, 상기 전송 데이터의 한 비트에 의해 상기 m*n 셀 중 하나의 셀이 변조되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 변조기는 상기 전송 이미지를 변조함에 있어, YCbCr 색공간의 Cb 채널의 변화가 0.008 미만이 되도록 하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 변조기는 연속적인 전송 이미지들을 수신하고, 상기 전송 데이터를 데이터 블록들로 분할하고, 상기 데이터 블록들의 클럭 정보에 기초하여 상기 데이터 블록들 각각에 비동기 심볼을 삽입하고, 상기 연속적인 전송 이미지들 각각을 상기 비동기 심볼이 삽입된 각 데이터 블록에 의해 변조함으로써 상기 데이터 내포 이미지를 생성하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 기준 이미지 및 상기 데이터 내포 이미지는, 서로 동일한 위치에 하나 이상의 기준 셀을 각각 가지는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 기준 이미지 및 상기 데이터 내포 이미지는, 네 모서리에 네 개의 기준 셀을 각각 가지는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 하나 이상의 기준 셀은, 상기 전송 이미지 중 상기 하나 이상의 기준 셀에 대응되는 부분을 클럭 정보에 의해 변조함으로써 생성
일 실시예에서, 상기 기준 이미지의 기준 셀에 포함된 클럭 정보와 상기 데이터 내포 이미지의 기준 셀에 포함된 클럭 정보는 서로 반대 위상을 갖는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 기준 이미지 및 상기 데이터 내포 이미지는, 세 개 이상의 기준 셀들을 각각 가지며, 상기 세 개 이상의 기준 셀들 중 하나의 클럭 정보는 나머지 기준 셀의 클럭 정보와 위상이 반대인 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 데이터 내포 이미지는, 상기 전송 이미지 중 상기 하나 이상의 기준 셀에 대응되는 부분 외의 부분을 상기 전송 데이터에 의해 변조함으로써 생성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 광학 무선 수신 방법은, 수신기가 이미지 센서로부터 광원 패널을 연속적으로 촬영한 이미지들을 수신하는 단계, 및 복조기가 상기 이미지들 중 한 이미지와 그 다음 이미지에 기초하여 전송 데이터를 복원하는 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 광학 무선 송신 방법은, 변조기가 전송 데이터를 n개의 복소 심볼 시퀀스로 변환하는 단계, 상기 변조기가 상기 n개의 복소 심볼 시퀀스를 n개의 헤르미트 대칭(Hermitian symmetric) 행렬로 각각 변환하는 단계, 상기 변조기가 상기 n개의 헤르미트 대칭 행렬을 n개의 제1 OFDM 심볼로 각각 변환하는 단계, 상기 변조기가 n개의 상기 제1 OFDM 심볼 각각에 순환 전치(cyclic prefix; CP)를 추가하여 n개의 제2 OFDM 심볼을 생성하는 단계, 상기 변조기가 상기 n개의 제2 OFDM 심볼에 기초하여 하나의 프레임 이미지를 생성하는 단계, 및 송신기가 광원 패널에 상기 하나의 프레임 이미지를 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 n개의 헤르미트 대칭 행렬, 상기 n개의 제1 OFDM 심볼, 및 상기 n개의 제2 OFDM 심볼의 각각은 2차원 행렬인 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 하나의 프레임 이미지를 생성하는 단계는, 상기 n개의 제2 OFDM 심볼 각각 에 DC 바이어스를 추가하여 n개의 제3 OFDM 심볼을 생성하는 단계, 및 상기 n개의 제3 OFDM 심볼에 기초하여 상기 하나의 프레임 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 순환 전치의 크기는 표 1의 값 중 하나를 따르는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 n개의 헤르미트 대칭 행렬 각각의 가장자리에 제로 패딩을 추가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 n개의 헤르미트 대칭 행렬 각각의 짝수 열의 성분값은 0이고, 상기 하나의 프레임 이미지를 생성하는 단계는, 상기 n개의 제2 OFDM 심볼 각각을 제로 클리핑(zero clipping)하여 n개의 제3 OFDM 심볼을 생성하는 단계, 및 상기 n개의 제3 OFDM 심볼에 기초하여 상기 하나의 프레임 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 순환 전치의 크기는 표 2의 값 중 하나를 따르는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 n개의 제1 OFDM 심볼 각각에 순환 전치를 추가하여 n개의 제2 OFDM 심볼을 생성하는 단계는, 상기 n개의 제1 OFDM 심볼 각각의 상측, 하측, 좌측, 및 우측에 순환 전치를 추가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 n개의 제1 OFDM 심볼 각각에 순환 전치를 추가하여 n개의 제2 OFDM 심볼을 생성하는 단계는, 상기 n개의 제1 OFDM 심볼 각각의 상측 및 좌측에 순환 전치를 추가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 n개의 헤르미트 대칭 행렬, 상기 n개의 제1 OFDM 심볼, 및 상기 n개의 제2 OFDM 심볼의 각각은 1차원 행렬인 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 하나의 프레임 이미지를 생성하는 단계는, 상기 n개의 제2 OFDM 심볼 각각에 DC 바이어스를 추가하여 n개의 제3 OFDM 심볼을 생성하는 단계, 상기 n개의 제3 OFDM 심볼 각각을 2차원 데이터로 변환하여 n개의 제4 OFDM 심볼을 생성하는 단계, 및 상기 n개의 제4 OFDM 심볼에 기초하여 상기 하나의 프레임 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 n개의 헤르미트 대칭 행렬 각각의 짝수 열의 성분값은 0이고, 상기 하나의 프레임 이미지를 생성하는 단계는, 상기 n개의 제2 OFDM 심볼 각각을 제로 클리핑(zero clipping)하여 n개의 제3 OFDM 심볼을 생성하는 단계, 상기 n개의 제3 OFDM 심볼 각각을 2차원 행렬로 변환하여 n개의 제4 OFDM 심볼을 생성하는 단계, 및 상기 n개의 제4 OFDM 심볼에 기초하여 상기 하나의 프레임 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 광원 패널은 사각형이고, 상기 프레임 이미지는 네 모서리에 회전 검출용 셀들을 포함하고, 상기 회전 검출용 셀들 중 하나는 나머지와 반대 위상으로 점멸하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 회전 검출용 셀들은 OFDM 심볼 셀들의 두 배 크기인 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 광원 패널은 사각형이고, 상기 프레임 이미지는 네 변에 프레임 클럭 셀들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 프레임 클럭 셀들은 인접하는 셀들이 서로 반대 위상으로 점멸하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 프레임 이미지 가장자리에 코드 검출용 테두리가 구비되하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 변조기가 상기 n개의 헤르미트 대칭 행렬에 파일럿 시퀀스를 삽입하는 단계, 상기 변조기가 광학 무선 수신 장치로부터 상기 파일럿 시퀀스에 기초한 채널 추정 신호를 수신하는 단계, 및 상기 변조기가 상기 채널 추정 신호에 기초하여 전력을 할당하는 단계를 더 포함하며, 상기 전송 데이터를 n개의 복소 심볼 시퀀스로 변환하는 단계는, 상기 채널 추정 신호에 기초하여 상기 전송 데이터를 상기 n개의 복소 심볼 시퀀스로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 광학 무선 수신 방법은, 수신기가 이미지 센서로부터 광원 패널을 연속적으로 촬영한 이미지들을 수신하는 단계, 복조기가 상기 이미지들 각각으로부터 복수의 OFDM 심볼을 검출하는 단계, 및 상기 복조기가 상기 복수의 OFDM 심볼 각각으로부터 서로 다른 전송 데이터를 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 광학 무선 송신 장치는, 전송 데이터 및 전송 이미지를 수신하고, 상기 전송 이미지에 기초하여 기준 이미지를 생성하고, 상기 전송 데이터 및 상기 전송 이미지에 기초하여 데이터 내포 이미지를 생성하는 변조기, 및 광원 패널을 통해 상기 기준 이미지 및 상기 데이터 내포 이미지를 순차적으로 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 광학 무선 수신 장치는, 이미지 센서로부터 광원 패널을 연속적으로 촬영한 이미지들을 수신하는 수신기, 및 상기 이미지들 중 한 이미지와 그 다음 이미지에 기초하여 전송 데이터를 복원하는 하는 복조기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 광학 무선 송신 장치는, 전송 데이터를 n개의 복소 심볼 시퀀스로 변환하고, 상기 n개의 복소 심볼 시퀀스를 n개의 헤르미트 대칭 행렬로 각각 변환하고, 상기 n개의 헤르미트 대칭 행렬을 n개의 제1 OFDM 심볼로 각각 변환하고, 상기 n개의 제1 OFDM 심볼 각각에 순환 전치(cyclic prefix; CP)를 추가하여 n개의 제2 OFDM 심볼을 생성하고, 상기 n개의 제2 OFDM 심볼에 기초하여 하나의 프레임 이미지를 생성하는 변조기, 및 광원 패널에 상기 하나의 프레임 이미지를 표시하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 광학 무선 수신 장치는, 이미지 센서로부터 광원 패널을 연속적으로 촬영한 이미지들을 수신하는 수신기, 및 상기 이미지들 각각으로부터 복수의 OFDM 심볼을 검출하고, 상기 복수의 OFDM 심볼 각각으로부터 서로 다른 전송 데이터를 복원하는 복조기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 본 발명의 일 실시예에 의한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 포함한다.
본 발명에 의하면 스크린을 이용한 광학 무선 통신을 효율적으로 수행할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 광학 무선 통신 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 HA-QL 광학 무선 통신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 HA-QL 광학 무선 수신 장치에서 촬영된 기준 이미지와 데이터 내포 이미지의 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 HA-QL 광학 무선 수신 장치의 다운 샘플링 방법을 도시한 도면이다.
도 5는 픽셀간/심볼간 간섭과 관점 왜곡을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 OFDM을 이용한 광학 무선 통신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 OFDM을 이용한 광학 무선 통신 시스템의 프레임 이미지를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 DCO-OFDM을 이용한 광학 무선 송신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 DCO-OFDM을 이용한 광학 무선 송신 시스템의 동작 과정을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의해 가장자리에 제로 패딩을 추가한 헤르미트 대칭 행렬을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 광학 무선 통신 시스템에서 OFDM 심볼에 순환 전치를 추가하는 두 가지 방법을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 ACO-OFDM을 이용한 광학 무선 송신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 의해 소정 길이의 복소 심볼 시퀀스를 1차원 헤르미트 대칭 행렬로 변환하는 방법을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 1차원 헤르미트 대칭 행렬과 DCO-OFDM을 이용한 광학 무선 송신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 의한 1차원 헤르미트 대칭 행렬과 ACO-OFDM을 이용한 광학 무선 송신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 16은 발명의 일 실시예에 의한 OFDM을 이용한 광학 무선 통신 시스템 파일럿 신호를 삽입하는 두 가지 방법을 도시한 도면이다.
이하에서 본 발명의 기술적 사상을 명확화하기 위하여 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 도면들 중 실질적으로 동일한 기능구성을 갖는 구성요소들에 대하여는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들을 부여하였다. 설명의 편의를 위하여 필요한 경우에는 장치와 방법을 함께 서술하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 광학 무선 통신 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 광학 무선 통신 시스템은 광학 무선 송신 장치(100)와 광학 무선 수신 장치(200)를 포함하며, 광학 무선 송신 장치(100)는 변조기(110)와 송신기(120)를 포함하고, 광학 무선 수신 장치(200)는 수신기(210)와 복조기(220)를 포함한다.
변조기(110)는 전송 데이터 신호를 입력받고, 입력받은 전송 데이터 신호에 기초하여 프레임 이미지를 생성하며, 송신기(120)는 생성된 프레임 이미지를 광원 패널(130)에 표시한다. 광원 패널(130)은 TV나 모니터의 화면, 모바일 기기의 화면, LED 전광판, 간판 등 복수의 광원들을 포함하는 모든 종류의 스크린을 포함할 수 있다. 수신기(210)는 이미지 센서(230)로부터 광원 패널을 연속적으로 촬영한 이미지들을 수신하고, 복조기(220)는 수신된 이미지들로부터 전송 데이터를 복원한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 HA-QL(Hidden Asynchronous Quick Link) 광학 무선 통신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, HA-QL 광학 무선 송신 장치의 변조기는 전송 데이터 및 전송 이미지를 수신하고, 수신한 전송 데이터 및 전송 이미지에 기초하여 기준 이미지(reference image)와 데이터 내포 이미지(data embedded image)를 생성한다. 데이터 내포 이미지는 적어도 일부분이 전송 데이터에 의해 변조된 전송 이미지이고, 기준 이미지는 데이터 내포 이미지에서 전송 데이터에 의해 변조된 부분이 전송 데이터에 의해 변조되지 않은 전송 이미지이다.
송신기는 데이터 내포 이미지를 생성하기 위해 전송 이미지의 픽셀의 밝기(intensity)를 전송 데이터에 의해 변경할 수 있는데, 여기서 밝기를 변경한다는 것은 반드시 휘도의 변경만을 의미하는 것은 아니며, 이미지의 상태를 변경시킬 수 있는 모든 방법을 포함할 수 있다. 송신기는 전송 이미지를 m*n 셀로 구분하고 각 셀별로 이미지를 변조할 수 있다.
송신기는 광원 패널을 통해 기준 이미지 및 데이터 내포 이미지를 순차적으로 송신한다. HA-QL 광학 무선 수신 장치는 촬영한 기준 이미지와 데이터 내포 이미지를 비교함으로써 전송 데이터를 복원할 수 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, 변조기는 전송 데이터를 하나의 기준 이미지와 데이터 내포 이미지 쌍으로 전송할 수 있는 소정 길이의 데이터 블록으로 나눌 수 있다.
변조기는 수신 장치가 프레임 레이트 변동 시에도 올바르게 동작할 수 있도록 데이터 블록에 데이터 블록 클럭 정보인 비동기 심볼(Ab bits)을 삽입할 수 있다. 비동기 심볼은 1비트이거나 2비트 이상일 수 있으며, 데이터 블록의 앞부분에 삽입될 수 있다. 비동기 심볼이 별도로 삽입되지 않고 후술하는 기준 셀이 비동기 심볼의 역할을 할 수도 있다.
데이터 블록은 내부 부호화에 의해 보호될 수 있다. HA-QL 광학 무선 통신 시스템에서 외부 부호화, 인터리빙, 내부 부호화는 다음 표에 따라 수행될 수 있다.
Figure pct00001
전송 데이터의 크기가 HA-QL 코드의 크기와 맞지 않으면 변조기는 데이터의 뒤에 제로(0) 패딩을 삽입할 수 있다.
변조기는 전송 데이터에 의해 기준 이미지와 데이터 내포 이미지를 생성하기 위해 전송 데이터에 1/2 레이트 라인 부호화를 수행할 수 있다. 라인 부호화는 다음 표에 따라 수행될 수 있다.
Figure pct00002
추가적으로, 기준 이미지와 데이터 내포 이미지의 서로 동일한 위치에 하나 이상의 기준 셀을 두어, 기준 셀은 전송 데이터에 의해 변조되지 않고 클럭 정보 또는 회전 정보에 의해 변조될 수 있다. 기준 이미지의 기준 셀에 포함된 클럭 정보와 데이터 내포 이미지의 기준 셀에 포함된 클럭 정보는 서로 반대 위상을 가질 수 있다. 기준 셀은 세 개 이상일 수 있으며 세 개 이상의 기준 셀들 중 하나의 클럭 정보는 나머지 기준 셀의 클럭 정보와 위상이 반대일 수 있다. 수신 장치는 기준 셀들의 위상으로부터 HA-QL 코드의 회전을 검출할 수 있다. 이미지의 네 모서리에 네 개의 기준 셀을 둘 수 있다.
기준 셀 외의 셀은 데이터 셀이라고 하며, 하나의 데이터 셀은 전송 데이터의 한 비트에 의해 변조될 수 있다. 데이터 내포 이미지는 기준 셀 외의 부분인 데이터 셀들이 전송 데이터에 의해 변조되므로 (m*n-4)개의 전송 데이터 비트를 포함할 수 있다.
기준 이미지와 데이터 이미지의 기준 셀들과 데이터 셀들의 변조 방식을 표로 정리하면 다음과 같다.
Figure pct00003
변조기는 데이터 블록을 두 개의 행렬로 변환할 수 있다. 첫 번째 행렬의 성분값은 모두 0이고, 두 번째 행렬의 성분값은 전송 데이터 비트 값이다. 행렬의 각 성분값은 전송 이미지의 앞에 더해질 HA-QL 레이어의 데이터 셀(ij)를 제어하기 위해 다음과 같이 밝기 Pg(ij)로 맵핑될 수 있다.
bit 0: Pg(ij) = 0
bit 1: Pg(ij) = 1
Pg(ij)=0 및 Pg(ij)=1는 각각 데이터 셀(ij)의 밝기가 변조되지 않는 것과 변조되는 것을 나타낸다. 데이터 셀 변조 시 사람 눈에 인지되지 않도록 YCbCr 색공간의 Cb 채널의 변화가 0.008 미만이 되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 HA-QL 광학 무선 수신 장치의 이미지 센서는 HA-QL 코드를 복조하기 위해 광학 클럭 레이트의 세 배 이상인 프레임 레이트로 광원 패널을 촬영해야 한다.
HA-QL광학 무선 수신 장치의 복조기는 이미지에서 코드 영역을 추출하고, 데이터 내포 이미지를 인접하는 기준 이미지와 비교함으로써 m*n개의 숨겨진 셀(hidden cell)들로부터 m*n의 밝기 행렬을 추출한다. 도 3은 촬영된 기준 이미지와 데이터 내포 이미지의 예를 도시한 도면이다.
복조기는 비동기 심볼을 이용해 다운 샘플링을 할 수 있다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 HA-QL 광학 무선 수신 장치의 다운 샘플링 방법을 도시한 도면이다. 예를 들어 수신 장치의 프레임 레이트가 송신 광학 클럭 레이트의 N배라고 하면, 다음과 같이 모든 샘플링에 대하여 ΔAb를 추출하고 이에 기초하여 다운 샘플링 결정을 할 수 있다.
ΔAb(i) = Sampling(i) - sampling(i-N)
스크린을 통한 전송을 위해 많은 수의 셀을 이용하는 경우, 픽셀간/심볼간 간섭(inter-pixel/inter-symbol interference)과 관점 왜곡(perspective distortion)이 크게 문제된다. 도 5는 픽셀간/심볼간 간섭과 관점 왜곡을 도시한 도면이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 OFDM을 이용한 광학 무선 통신 시스템을 제안한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 OFDM을 이용한 광학 무선 통신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, OFDM을 이용한 광학 무선 송신 장치의 변조기는 QAM 등을 이용하여 전송 데이터를 복소 심볼로 변환한다. 변조기는 하나의 OFDM 심볼로 보낼 소정 길이의 복소 심볼 시퀀스를 생성할 수 있으며, 광원 패널에 표시할 하나의 프레임 이미지에 여러 개의 OFDM 심볼을 포함시키는 경우, 한 프레임을 위한 n개의 복소 심볼 시퀀스를 생성할 수 있다. n은 1 또는 2 이상일 수 있다. 예를 들어 한 프레임에 n=10*12=120개의 OFDM 심볼을 표시하고, 하나의 OFDM 심볼에 144개의 복소 심볼이 포함되는 경우, 변조기는 한 프레임을 위해 길이가 144인 복소 심볼 시퀀스를 120개 생성할 수 있다.
변조기는 하나의 프레임 이미지를 생성하기 위해 n개의 복소 심볼 시퀀스를 n개의 OFDM 심볼로 각각 변환한다. 위 예에서는, 변조기는 하나의 프레임 이미지를 생성하기 위해 120개의 복소심볼 시퀀스를 120개의 OFDM 심볼로 각각 변환하게 된다.
변조기는 OFDM 심볼이 광원의 밝기를 나타내기 위해 실수값을 갖도록, 각 복소 심볼 시퀀스를 헤르미트 대칭(Hermitian symmetric) 행렬로 변환한다. 복소 심볼 시퀀스를 헤르미트 대칭(Hermitian symmetric) 행렬로 변환하는 방법은 뒤에서 다시 설명한다.
변조기는 헤르미트 대칭 행렬을 IFFT 등을 이용하여 OFDM 심볼로 변환한다. 이러한 OFDM 심볼은 여러 단계를 거쳐 최종적으로 스크린에 표시될 OFDM 심볼로 변환되므로, 편의상 헤르미트 대칭 행렬을 타임 도메인으로 변환하여 생성된 OFDM 심볼을 제1 OFDM 심볼이라 한다.
변조기는 제1 OFDM 심볼에 순환 전치(cyclic prefix; CP)를 추가하여 제2 OFDM 심볼을 생성한다. 제1 OFDM 심볼에 순환 전치를 추가하는 방법은 뒤에서 다시 설명한다.
변조기는 n개의 제2 OFDM 심볼에 기초하여 하나의 프레임 이미지를 생성하고, 송신기는 생성된 프레임 이미지를 광원 패널에 표시한다. 예를 들어 송신기는 도 7과 같이 프레임 이미지를 표시할 수 있다. 도 7을 참조하면 프레임 이미지는 네 모서리에 회전 검출용 셀(701)들을 포함하고, 네 변에 프레임 클럭 셀(702)들을 포함하고, 그 내부에 OFDM 심볼 셀(703)들을 포함할 수 있다. 각 셀은 복수의 픽셀을 포함할 수 있으며, 회전 검출용 셀의 크기는 OFDM 심볼 셀의 크기의 두 배(길이로 두 배, 면적은 네 배)일 수 있다. OFDM 심볼 셀(703)들은 n개의 OFDM 심볼(705)들을 포함할 수 있다.
회전 검출용 셀들과 프레임 클럭 셀들은 프레임에 따라 점멸할 수 있다. 프레임 클럭 셀들은 인접하는 셀들이 서로 반대 위상으로 점멸할 수 있다. 수신 장치는 관점 왜곡이 있더라도 적당한 샘플링 레이트을 결정할 수 있게 된다. 수신 장치는 다운 샘플링을 통해 고정된 해상도의 프레임 이미지로부터 샘플링 레이트를 수정할 수 있게 된다. 회전 검출용 셀들 중 하나는 나머지와 반대 위상으로 점멸할 수 있다. 수신 장치는 스크린이 회전하더라도 올바르게 동작할 수 있게 된다. 수신 장치는 롤링 셔터 효과에 의해 혼합된 프레임 이미지를 수신하였을 때도 올바르게 동작할 수 있게 된다.
프레임 이미지의 가장자리에 코드 검출용 테두리(704)가 구비될 수 있다. 코드 검출용 테두리는 프레임 이미지에 포함될 수도 있고 스크린의 외부에 구비될 수도 있다. 수신 장치는 코드 검출용 테두리를 이용해 OCC 코드를 효율적으로 검출할 수 있게 된다.
헤르미트 대칭 행렬은 2차원 행렬일 수 있다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 DCO-OFDM(DC-biased Optical-OFDM)을 이용한 광학 무선 송신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. DCO-OFDM을 위한 헤르미트 대칭 행렬은 행과 열이 홀수일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, DCO-OFDM을 위한 헤르미트 대칭 행렬의 크기가 (N1+1)*(N2+1)이고 각 성분의 행 인덱스는 0부터 N1, 열 인덱스는 0부터 N2의 값을 가질 때, 헤르미트 대칭 행렬의 성분값은 (Xk1,k2 = X*N1-k1, N2-k2)을 만족시킬 수 있다. 중심 성분 XN1/2, N2/2의 값은 0일 수 있다.
예를 들어 헤르미트 대칭 행렬의 크기가 (2k+1)*(2k+1)이면, 변조기는 이를 통해 2k(k+1) 개의 복소 심볼을 전송할 수 있다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 DCO-OFDM을 이용한 광학 무선 송신 시스템의 동작 과정을 도시한 도면이다. DCO-OFDM을 위한 헤르미트 대칭 행렬은 도 9 도시된 행렬(901)과 같이 구성될 수 있다.
대역폭의 가장자리에는 왜곡이 발생할 수 있으므로, 변조기는 가장자리 반송파를 사용하지 않기 위해 헤르미트 대칭 행렬의 가장자리에 제로(0) 패딩을 추가할 수 있다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 의해 가장자리에 제로 패딩을 추가한 헤르미트 대칭 행렬을 도시한 도면이다.
변조기는 2차원 헤르미트 대칭 행렬을 2차원 IFFT하여 제1 OFDM 심볼로 변환할 수 있다. 제1 OFDM 심볼의 크기는 헤르미트 대칭 행렬의 크기와 같으므로, 스크린의 해상도에 따라 헤르미트 대칭 행렬의 크기를 적절히 선택할 수 있다. 가장 짧은 순환 전치의 경우, SFD(semi-full-duplex) 속도를 최대화하는 최적의 2차원 OFDM 심볼 크기는 5*1152이다.
변조기는 제1 OFDM 심볼에 순환 전치를 추가하여 제2 OFDM 심볼을 생성할 수 있다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 광학 무선 통신 시스템에서 OFDM 심볼에 순환 전치를 추가하는 두 가지 방법을 도시한 도면이다. 변조기는 스타일 1과 같이 제1 OFDM 심볼의 가장자리, 즉 상측, 하측, 좌측, 및 우측에 순환 전치를 추가하거나, 스타일 2와 같이 제1 OFDM 심볼의 상측 및 좌측에 순환 전치를 추가할 수 있다. DCO-OFDM을 위한 순환 전치의 크기는 표 1을 따를 수 있다.
Figure pct00004
변조기는 제2 OFDM 심볼에 DC 바이어스를 추가하여 제3 OFDM 심볼을 생성할 수 있다. 이는 OFDM 심볼의 값을 광원의 밝기를 나타낼 수 있도록 0 이상의 값으로 만들기 위함이다. 변조기는 제2 OFDM 심볼의 각 성분값에 동일한 DC 바이어스 값을 추가할 수 있다. 변조기는 제2 OFDM 심볼의 각 성분값을 광원의 밝기 범위에 맞도록 스케일링하여 제3 OFDM 심볼을 생성할 수 있다. 예를 들어, 변조기는 DC 바이어스 추가 및 스케일링에 의해 제3 OFDM 심볼의 각 성분값이 0부터 255까지의 값을 갖도록 하여 8비트 픽셀에 표시되도록 할 수 있다.
변조기는 n개의 제3 OFDM 심볼에 기초하여 하나의 프레임 이미지를 생성하고, 송신기는 생성된 프레임 이미지를 광원 패널에 표시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 ACO-OFDM(Asymmetrically Clipped Optical-OFDM)을 이용한 광학 무선 송신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. ACO-OFDM을 위한 헤르미트 대칭 행렬은 행과 열이 짝수일 수 있다. ACO-OFDM을 위한 헤르미트 대칭 행렬은 전송 데이터가 제로 클리핑(zero clipping)에 의해 영향받지 않도록 짝수 열(even-index columns)의 성분값을 0으로 한다.
본 발명의 일 실시예에서, ACO-OFDM을 위한 헤르미트 대칭 행렬의 크기가 (N1+1)*(N2+1)이고 각 성분의 행 인덱스는 0부터 N1, 열 인덱스는 0부터 N2의 값을 가질 때, 헤르미트 대칭 행렬의 성분값은 (Xk1,k2 = X*N1-k1, N2+1-k2)을 만족시킬 수 있다. 이에 따른 ACO-OFDM을 위한 헤르미트 대칭 행렬의 일 예는 다음과 같다.
Figure pct00005
본 발명의 다른 실시예에서, 헤르미트 대칭 행렬의 성분값은 (Xk1,k2 = X*N1+1-k1, N2+1-k2)을 만족시킬 수 있다. 이에 따른 ACO-OFDM을 위한 헤르미트 대칭 행렬의 일 예는 다음과 같다.
Figure pct00006
변조기는 제2 OFDM 심볼을 제로 클리핑하여 복수의 제3 OFDM 심볼을 생성한다. 제로 클리핑은 각 성분값 중 음수를 0으로 대체하는 것이다. 이는 OFDM 심볼의 값이 광원의 밝기를 나타낼 수 있도록 0 이상의 값으로 만들기 위함이다. 변조기는 제2 OFDM 심볼의 각 성분값을 광원의 밝기 범위에 맞도록 스케일링하여 제3 OFDM 심볼을 생성할 수 있다.
변조기는 2차원 헤르미트 대칭 행렬을 2차원 IFFT하여 제1 OFDM 심볼로 변환할 수 있다
변조기는 제1 OFDM 심볼에 순환 전치를 추가하여 제2 OFDM 심볼을 생성할 수 있다. ACO-OFDM을 위한 순환 전치의 크기는 다음 표를 따를 수 있다.
Figure pct00007
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 광학 무선 송신 시스템은 OFDM 심볼 크기에 따라 다른 크기의 순환 전치를 추가함으로써 DCO-OFDM에 의한 OFDM 심볼의 크기와 ACO-OFDM에 의한 OFDM 심볼의 크기를 동일하게 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 광학 무선 송신 시스템은 DCO-OFDM과 ACO-OFDM을 동시에 지원할 수 있게 된다.
변조기는 n개의 제3 OFDM 심볼에 기초하여 하나의 프레임 이미지를 생성하고, 송신기는 생성된 프레임 이미지를 광원 패널에 표시한다.
헤르미트 대칭 행렬은 1차원 행렬일 수 있다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 의해 소정 길이의 복소 심볼 시퀀스를 1차원 헤르미트 대칭 행렬로 변환하는 방법을 도시한 도면이다. 1차원 헤르미트 대칭 행렬의 크기가 (N+1)일 때 그 성분값은 (Xk = X*N+1-k)을 만족시킬 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 1차원 헤르미트 대칭 행렬과 DCO-OFDM을 이용한 광학 무선 송신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. DCO-OFDM을 위한 1차원 헤르미트 대칭 행렬의 크기 (N+1)은 홀수일 수 있다. 중심 성분 XN/2의 값은 0일 수 있다. 1차원 헤르미트 대칭 행렬은 N/2개의 복소 심볼을 전송할 수 있다.
변조기는 1차원 헤르미트 대칭 행렬을 1차원 IFFT하여 제1 OFDM 심볼로 변환할 수 있다. 변조기는 제1 OFDM 심볼에 순환 전치를 추가하여 제2 OFDM 심볼을 생성할 수 있다. 변조기는 제2 OFDM 심볼에 DC 바이어스를 추가하여 제3 OFDM 심볼을 생성할 수 있다. 변조기는 OFDM 심볼을 2차원 스크린에 표시하기 위해 제3 OFDM 심볼을 2차원 데이터로 변환하여 제4 OFDM 심볼을 생성할 수 있다. 2차원 데이터는 사각형 OFDM 심볼을 위한 2차원 행렬일 수도 있고, 다른 형태를 위한 2차원 데이터일 수도 있다. 변조기는 n개의 제4 OFDM 심볼에 기초하여 하나의 프레임 이미지를 생성하고, 송신기는 생성된 프레임 이미지를 광원 패널에 표시한다. 전술하였듯이 n은 2 이상일 수 있으며, 1일 수도 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 의한 1차원 헤르미트 대칭 행렬과 ACO-OFDM을 이용한 광학 무선 송신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. ACO-OFDM을 위한 1차원 헤르미트 대칭 행렬의 크기 (N+1)은 짝수일 수 있다. 다음과 같이 ACO-OFDM을 위한 1차원 헤르미트 대칭 행렬의 짝수 열의 성분값을 0으로 한다.
X = [0, X1, 0, X3, …, XN]
변조기는 1차원 헤르미트 대칭 행렬을 1차원 IFFT하여 제1 OFDM 심볼로 변환할 수 있다. 제1 OFDM 심볼은 실수 행렬이고 (Xk = -Xk+N/2)을 만족시킬 수 있다.
변조기는 제1 OFDM 심볼에 순환 전치를 추가하여 제2 OFDM 심볼을 생성할 수 있다. 변조기는 제2 OFDM 심볼을 제로 클리핑하여 제3 OFDM 심볼을 생성할 수 있다. 변조기는 제3 OFDM 심볼을 2차원 데이터로 변환하여 제4 OFDM 심볼을 생성할 수 있다. 변조기는 n개의 제4 OFDM 심볼에 기초하여 하나의 프레임 이미지를 생성하고, 송신기는 생성된 프레임 이미지를 광원 패널에 표시한다.
변조기는 버스트 오류를 감소시키기 위해 제3 OFDM 심볼을 2차원 데이터로 변환하기 전에 송신 코드의 해상도에 따른 크기로 인터리빙 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 OFDM을 이용한 양방향 광학 무선 통신 시스템은 성능을 최적화하기 위해 파일럿 신호를 이용해 채널 추정을 할 수 있다. 도 16은 본 발명의 일 실시예에 의한 OFDM을 이용한 양방향 광학 무선 통신 시스템에서 파일럿 신호를 삽입하는 두 가지 방법을 도시한 도면이다.
변조기는 n개의 헤르미트 대칭 행렬에 파일럿 시퀀스를 삽입할 수 있다. 파일럿 심볼도 헤르미트 대칭이 되도록 하며, ACO-OFDM을 이용하는 경우 홀수 부반송파 부분에만 파일럿 시퀀스를 삽입하고, 짝수 부반송파 부분은 0으로 설정한다. 1차원 헤르미트 대칭 행렬을 이용하는 경우, {0, 1, -1}의 조합인 알려진 시퀀스를 이용할 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 변조기는 광학 무선 수신 장치로부터 파일럿 심벌에 기초한 채널 추정 신호를 수신하고, 수신한 채널 추정 신호에 기초하여 전송 데이터를 n개의 복소 심볼 시퀀스로 변환할 수 있으며(적응 비트 할당), 수신한 채널 추정 신호에 기초하여 전력을 할당할 수 있다(적응 전력 할당).
본 발명의 일 실시예에 의한 OFDM을 이용한 광학 무선 수신 장치의 수신기는 이미지 센서로부터 광원 패널을 연속적으로 촬영한 이미지들을 수신하고, 복조기는 수신한 이미지들 각각으로부터 복수의 OFDM 심볼을 검출하고, 검출된 복수의 OFDM 심볼 각각으로부터 서로 다른 전송 데이터를 복원할 수 있다.
지금까지 본 발명에 대하여 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 중심으로 상세히 살펴보았다. 이러한 실시예들은 이 발명을 한정하려는 것이 아니라 예시적인 것에 불과하며, 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 전술한 설명이 아니라 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다. 비록 본 명세서에 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 개념을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 본 발명의 각 단계는 반드시 기재된 순서대로 수행되어야 할 필요는 없고, 병렬적, 선택적 또는 개별적으로 수행될 수 있다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 본질적인 기술사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 형태 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 균등물은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 구성요소를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (37)

  1. 변조기가 전송 데이터 및 전송 이미지를 수신하는 단계;
    상기 변조기가 상기 전송 이미지에 기초하여 기준 이미지(reference image)를 생성하는 단계;
    상기 변조기가 상기 전송 데이터 및 상기 전송 이미지에 기초하여 데이터 내포 이미지(data embedded image)를 생성하는 단계; 및
    송신기가 광원 패널을 통해 상기 기준 이미지 및 상기 데이터 내포 이미지를 순차적으로 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변조기는 상기 데이터 내포 이미지를 생성함에 있어,
    상기 전송 이미지 중 적어도 일부분을 상기 전송 데이터에 의해 변조하는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 변조기는 상기 기준 이미지를 생성함에 있어,
    상기 전송 이미지 중 상기 데이터 내포 이미지에서 상기 전송 데이터에 의해 변조된 부분을 변조하지 않는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 내포 이미지는 m*n 셀로 구분되고,
    상기 전송 데이터의 한 비트에 의해 상기 m*n 셀 중 하나의 셀이 변조되는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 변조기는 상기 전송 이미지를 변조함에 있어,
    YCbCr 색공간의 Cb 채널의 변화가 0.008 미만이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 변조기는 연속적인 전송 이미지들을 수신하고, 상기 전송 데이터를 데이터 블록들로 분할하고, 상기 데이터 블록들의 클럭 정보에 기초하여 상기 데이터 블록들 각각에 비동기 심볼을 삽입하고, 상기 연속적인 전송 이미지들 각각을 상기 비동기 심볼이 삽입된 각 데이터 블록에 의해 변조함으로써 상기 데이터 내포 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기준 이미지 및 상기 데이터 내포 이미지는,
    서로 동일한 위치에 하나 이상의 기준 셀을 각각 가지는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기준 이미지 및 상기 데이터 내포 이미지는,
    네 모서리에 네 개의 기준 셀을 각각 가지는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 하나 이상의 기준 셀은,
    상기 전송 이미지 중 상기 하나 이상의 기준 셀에 대응되는 부분을 클럭 정보에 의해 변조함으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 기준 이미지의 기준 셀에 포함된 클럭 정보와 상기 데이터 내포 이미지의 기준 셀에 포함된 클럭 정보는 서로 반대 위상을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 기준 이미지 및 상기 데이터 내포 이미지는,
    세 개 이상의 기준 셀들을 각각 가지며,
    상기 세 개 이상의 기준 셀들 중 하나의 클럭 정보는 나머지 기준 셀의 클럭 정보와 위상이 반대인 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 데이터 내포 이미지는,
    상기 전송 이미지 중 상기 하나 이상의 기준 셀에 대응되는 부분 외의 부분을 상기 전송 데이터에 의해 변조함으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  13. 수신기가 이미지 센서로부터 광원 패널을 연속적으로 촬영한 이미지들을 수신하는 단계; 및
    복조기가 상기 이미지들 중 한 이미지와 그 다음 이미지에 기초하여 전송 데이터를 복원하는 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 무선 수신 방법.
  14. 변조기가 전송 데이터를 n개의 복소 심볼 시퀀스로 변환하는 단계;
    상기 변조기가 상기 n개의 복소 심볼 시퀀스를 n개의 헤르미트 대칭(Hermitian symmetric) 행렬로 각각 변환하는 단계;
    상기 변조기가 상기 n개의 헤르미트 대칭 행렬을 n개의 제1 OFDM 심볼로 각각 변환하는 단계;
    상기 변조기가 n개의 상기 제1 OFDM 심볼 각각에 순환 전치(cyclic prefix; CP)를 추가하여 n개의 제2 OFDM 심볼을 생성하는 단계;
    상기 변조기가 상기 n개의 제2 OFDM 심볼에 기초하여 하나의 프레임 이미지를 생성하는 단계; 및
    송신기가 광원 패널에 상기 하나의 프레임 이미지를 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 n개의 헤르미트 대칭 행렬, 상기 n개의 제1 OFDM 심볼, 및 상기 n개의 제2 OFDM 심볼의 각각은 2차원 행렬인 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 하나의 프레임 이미지를 생성하는 단계는,
    상기 n개의 제2 OFDM 심볼 각각 에 DC 바이어스를 추가하여 n개의 제3 OFDM 심볼을 생성하는 단계; 및
    상기 n개의 제3 OFDM 심볼에 기초하여 상기 하나의 프레임 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 순환 전치의 크기는 다음 표의 값 중 하나를 따르는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
    Figure pct00008
  18. 제16항에 있어서,
    상기 n개의 헤르미트 대칭 행렬 각각의 가장자리에 제로 패딩을 추가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 n개의 헤르미트 대칭 행렬 각각의 짝수 열의 성분값은 0이고,
    상기 하나의 프레임 이미지를 생성하는 단계는,
    상기 n개의 제2 OFDM 심볼 각각을 제로 클리핑(zero clipping)하여 n개의 제3 OFDM 심볼을 생성하는 단계; 및
    상기 n개의 제3 OFDM 심볼에 기초하여 상기 하나의 프레임 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 순환 전치의 크기는 다음 표의 값 중 하나를 따르는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
    Figure pct00009
  21. 제15항에 있어서,
    상기 n개의 제1 OFDM 심볼 각각에 순환 전치를 추가하여 n개의 제2 OFDM 심볼을 생성하는 단계는,
    상기 n개의 제1 OFDM 심볼 각각의 상측, 하측, 좌측, 및 우측에 순환 전치를 추가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 n개의 제1 OFDM 심볼 각각에 순환 전치를 추가하여 n개의 제2 OFDM 심볼을 생성하는 단계는,
    상기 n개의 제1 OFDM 심볼 각각의 상측 및 좌측에 순환 전치를 추가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  23. 제14항에 있어서,
    상기 n개의 헤르미트 대칭 행렬, 상기 n개의 제1 OFDM 심볼, 및 상기 n개의 제2 OFDM 심볼의 각각은 1차원 행렬인 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 하나의 프레임 이미지를 생성하는 단계는,
    상기 n개의 제2 OFDM 심볼 각각에 DC 바이어스를 추가하여 n개의 제3 OFDM 심볼을 생성하는 단계;
    상기 n개의 제3 OFDM 심볼 각각을 2차원 데이터로 변환하여 n개의 제4 OFDM 심볼을 생성하는 단계; 및
    상기 n개의 제4 OFDM 심볼에 기초하여 상기 하나의 프레임 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 n개의 헤르미트 대칭 행렬 각각의 짝수 열의 성분값은 0이고,
    상기 하나의 프레임 이미지를 생성하는 단계는,
    상기 n개의 제2 OFDM 심볼 각각을 제로 클리핑(zero clipping)하여 n개의 제3 OFDM 심볼을 생성하는 단계;
    상기 n개의 제3 OFDM 심볼 각각을 2차원 행렬로 변환하여 n개의 제4 OFDM 심볼을 생성하는 단계; 및
    상기 n개의 제4 OFDM 심볼에 기초하여 상기 하나의 프레임 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  26. 제14항에 있어서,
    상기 광원 패널은 사각형이고,
    상기 프레임 이미지는 네 모서리에 회전 검출용 셀들을 포함하고,
    상기 회전 검출용 셀들 중 하나는 나머지와 반대 위상으로 점멸하는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 회전 검출용 셀들은 OFDM 심볼 셀들의 두 배 크기인 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  28. 제14항에 있어서,
    상기 광원 패널은 사각형이고,
    상기 프레임 이미지는 네 변에 프레임 클럭 셀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 프레임 클럭 셀들은 인접하는 셀들이 서로 반대 위상으로 점멸하는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  30. 제14항에 있어서,
    상기 프레임 이미지 가장자리에 코드 검출용 테두리가 구비되하는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  31. 제14항에 있어서,
    상기 변조기가 상기 n개의 헤르미트 대칭 행렬에 파일럿 시퀀스를 삽입하는 단계;
    상기 변조기가 광학 무선 수신 장치로부터 상기 파일럿 시퀀스에 기초한 채널 추정 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 변조기가 상기 채널 추정 신호에 기초하여 전력을 할당하는 단계를 더 포함하며,
    상기 전송 데이터를 n개의 복소 심볼 시퀀스로 변환하는 단계는,
    상기 채널 추정 신호에 기초하여 상기 전송 데이터를 상기 n개의 복소 심볼 시퀀스로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 방법.
  32. 수신기가 이미지 센서로부터 광원 패널을 연속적으로 촬영한 이미지들을 수신하는 단계;
    복조기가 상기 이미지들 각각으로부터 복수의 OFDM 심볼을 검출하는 단계; 및
    상기 복조기가 상기 복수의 OFDM 심볼 각각으로부터 서로 다른 전송 데이터를 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 무선 수신 방법.
  33. 전송 데이터 및 전송 이미지를 수신하고, 상기 전송 이미지에 기초하여 기준 이미지를 생성하고, 상기 전송 데이터 및 상기 전송 이미지에 기초하여 데이터 내포 이미지를 생성하는 변조기; 및
    광원 패널을 통해 상기 기준 이미지 및 상기 데이터 내포 이미지를 순차적으로 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 장치.
  34. 이미지 센서로부터 광원 패널을 연속적으로 촬영한 이미지들을 수신하는 수신기; 및
    상기 이미지들 중 한 이미지와 그 다음 이미지에 기초하여 전송 데이터를 복원하는 하는 복조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 무선 수신 장치.
  35. 전송 데이터를 n개의 복소 심볼 시퀀스로 변환하고,
    상기 n개의 복소 심볼 시퀀스를 n개의 헤르미트 대칭 행렬로 각각 변환하고,
    상기 n개의 헤르미트 대칭 행렬을 n개의 제1 OFDM 심볼로 각각 변환하고,
    상기 n개의 제1 OFDM 심볼 각각에 순환 전치(cyclic prefix; CP)를 추가하여 n개의 제2 OFDM 심볼을 생성하고,
    상기 n개의 제2 OFDM 심볼에 기초하여 하나의 프레임 이미지를 생성하는 변조기; 및
    광원 패널에 상기 하나의 프레임 이미지를 표시하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 무선 송신 장치.
  36. 이미지 센서로부터 광원 패널을 연속적으로 촬영한 이미지들을 수신하는 수신기; 및
    상기 이미지들 각각으로부터 복수의 OFDM 심볼을 검출하고,
    상기 복수의 OFDM 심볼 각각으로부터 서로 다른 전송 데이터를 복원하는 복조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 무선 수신 장치.
  37. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항의 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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